题目内容

(本小题满分14分)

如图6所示,等腰三角形△ABC的底边AB=,高CD=3.点E是线段BD上异于B、D的动点.点F在BC边上,且EF⊥AB.现沿EF将△BEF折起到△PEF的位置,使PE⊥AE.

记BE=x,V(x)表示四棱锥P-ACFE的体积。

 (1)求V(x)的表达式;

 (2)当x为何值时,V(x)取得最大值?

 (3)当V(x)取得最大值时,求异面直线

AC与PF所成角的余弦值。

3(1-)(0<x<3)

x=6时, V(x)取得最大值V(x)max= V(6)=12 

 



解析:

(1)已知EFAB,那么翻折后,显然有PEEF,又PEAE,    从而PE面ABC,即PE为四棱锥的高。

四棱锥的底面积S=-

而△BEF与△BDC相似,那么

===

则S=-=(1-63=9(1-

故四棱锥的体积V(x)=SH=9(1-=3(1-)(0<x<3)

(2) V’(x)= 3-x2(0<x<3)

令V’(x)=0得x=6

当x∈(0,6)时,V’(x)>0,V(x)单调递增;x∈(6,3)时V’(x)><0,V(x)单调递减;

因此x=6时, V(x)取得最大值V(x)max= V(6)=12 

     (3)过P作PQ∥AC交AB于点Q

那么△PQF中PF=FQ=,而PQ=6

进而求得cos∠PFQ=     

故异面直线AC与PF所成角的余弦值为    .

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